Pyrolyse

Pyrolyse: Wichtiger Prozess für Chemie- und Energieindustrie

Pyrolyse, auch pyrolytische Zersetzung genannt, beschreibt verschiedene thermo-chemische Umwandlungsprozesse. Hierbei werden organische Ausgangsmaterialien unter hohen Temperaturen und sauerstofffreien Bedingungen in andere chemische Substanzen aufgespalten. So erfolgt zum Beispiel aus Biomasse die Herstellung von höherwertigen Brennstoffen, indem zum Beispiel aus Holz Holzkohle entsteht. Holzkohle besitzt im Vergleich zu Holz eine viel höhere Energieeffizienz. Wie die Pyrolyse genau funktioniert, erfährst Du im Lexikon von Vegan Strom.

 

Was geschieht bei einer Pyrolyse?

Bei der Pyrolyse handelt es sich um einen endothermen Prozess, das heißt, dass dem Ausgangsmaterial für die Reaktion Energie zugeführt werden muss. Dies geschieht in Form von hohen Temperaturen. Die thermische Energie spaltet dabei die Kohlenstoffverbindungen in den genutzten organischen Substanzen auf. Es entstehen kleinere, kurzkettigere Moleküle. Eine Zersetzung des Werkstoffs ist deutlich zu erkennen. Da sich der Prozess der Pyrolyse jedoch unter anaeroben, also sauerstofffreien Bedingungen vollzieht, handelt es sich hierbei um keine Verbrennung oder Oxidation. Lediglich Reaktionen mit bereits im Ausgangsmaterial vorhandenen Sauerstoff sind möglich.

Die bei einer Pyrolyse eingesetzten Temperaturen variieren je nach beabsichtigtem Ausgangsprodukt und der Geschwindigkeit, in der sich der Prozess vollziehen soll. Bei der schnellen oder mittelschnellen Pyrolyse betragen sie mindestens 500 Grad Celsius. Die Reaktion erfolgt hier in wenigen Sekunden bis maximal einer halben Minute und zielt darauf ab, flüssiges Pyrolyseöl zu gewinnen. Bei einer langsamen Pyrolyse, die zum Beispiel bei der Verkohlung von Holz genutzt wird, reichen bereits Ausgangstemperaturen von etwa 300 Grad aus. Während des Prozesses steigen diese meist von allein auf etwa 400 Grad Celsius an. Eine langsame Pyrolyse kann sich über Stunden oder sogar Tage vollziehen, bewahrt den Feststoff jedoch weitaus besser als ein schnelles, hochtemperiertes Verfahren.

 
Wofür wird die Pyrolyse genutzt?

Die Menschheit nutzt Pyrolyseverfahren schon seit etwa 10.000 Jahren. In der Mittelsteinzeit diente der Prozess zum Beispiel dazu, Teer und Pech herzustellen. Der erste Klebstoff der Menschheit war Birkenpech – ein Pyrolyse-Produkt. Heutzutage bestehen für die Pyrolyse die verschiedensten Anwendungsbereiche, etwa in der Produktion von Synthesekraftstoffen oder Chemikalien für die Chemieindustrie. Als besonders aussichtsreiche, jedoch bislang noch wenig wirtschaftliche Technologie erweist sich die Aufbereitung von Biomasse zu hochwertigen Biobrennstoffen und chemischen Ausgangsmaterialen (Plattformchemikalien) zur Weiterverarbeitung aus nachwachsenden Rohstoffen. So lassen sich die Nutzung der fossilen Energieträger sowie die daraus resultierenden Treibhausgasemissionen reduzieren.

Pyrolytische Verfahren finden auch in der Abfallbeseitigung und -verwertung Verwendung. Dies geschieht überwiegend in Asien, besonders in Japan. In Deutschland wird die Pyrolyse auf diesem Gebiet aufgrund kritischer Bewertungen des Bundesumweltamtes (UBA) nur bedingt eingesetzt, und Abfälle allenfalls pyrolytisch vorbehandelt. Für das Recycling von Kunststoff, und ferner auch anderen Biomaterialien, macht die Verwendung der sogenannten Wirbelschichtpyrolyse jedoch durchaus Sinn.

Die pyrolytische Zersetzung kann ebenfalls zur Herstellung von Aktivkohle, zur Kohleverkokung, Acetylen- oder Wasserstoffgewinnung und für vieles mehr genutzt werden.

 

Durch Pyrolyse können fossile Brennstoffe verdrängt werden

Mithilfe von Pyrolyse können Kraft- und Brennstoffe auf der Basis von pflanzlichen, nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und der Verbrauch von fossilen Energieträgern verringert werden. Dies würde die Umwelt maßgeblich entlasten sowie unsere Abhängigkeit von endlichen Ressourcen schmälern. Allerdings muss wie bei jedem Einsatz von Biomasse auch bei der Pyrolyse immer genau darauf geachtet werden, dass das Ausgangsmaterial wirklich aus nachhaltig angebauten Energiepflanzen oder Restholz stammt. Anderenfalls wird der Umwelt Schaden durch den Prozess zugefügt.

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